DE1963263C3

DE1963263C3 - Device for vibration damping for ring-shaped parts

Info

Publication number: DE1963263C3
Application number: DE1963263A
Authority: DE
Inventors: Joseph Savage Cincinnati Ohio Alford (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-01-02
Filing date: 1969-12-17
Publication date: 1979-01-11
Also published as: BE743135A; FR2027668A1; GB1287486A; US3589475A; DK127754B; DE1963263A1; ES374627A1; CH517904A; SE356548B; NL6919316A; NO127422B; DE1963263B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung für ringförmige, schwingende Teile, insbesondere für eine Labyrinthdichtung in einer Strömungsmaschine mit einem stationären, schwingenden und einem rotierenden, schwingenden Teil, wobei ein Dämpfungselement an einem schwingenden Teil federnd angeordnet ist und gegen diesen eine im allgemeinen radial gerichtete Kraft ausübtThe invention relates to a device for vibration damping for ring-shaped, vibrating Parts, especially for a labyrinth seal in a turbo machine with a stationary, oscillating one and a rotating, vibrating part, wherein a damping element on a vibrating part is arranged resiliently and against this exerts a generally radially directed force

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 19 929 bekannt In Strömungsmaschinen, wie beispielsweise Gasturbinen, werden Labyrinthdichtungen allgemein verwendet um eine Strömungsmitteldichtung zwischen rotierenden und stationären Teilen zu bilden. Derartige Dichtungen bestehen im allgemeinen aus mehreren axial beabstandeten in Umfangsrichtung angeordneten Zähnen, die mit einer Dichtungsfläche in Eingriff sind.Such a device is known from US-PS 19 929 In flow machines, such as Gas turbines, labyrinth seals are commonly used around a fluid seal between rotating and stationary parts. Such seals generally consist of a plurality of axially spaced teeth arranged in the circumferential direction, which are provided with a sealing surface in Are engaging.

Im allgemeinen werden die Dichtungszähne von dem rotierenden Teil getragen, während sicffi die Dichtungsfläche auf dem feststehenden Teil befindet Diese Zuordnung kann auch umgekehrt sein. Da bei Flugzeugen das Gewicht der Gasturbine primäre Bedeutung hat, bestehen die rotierenden Teile im allgemeinen aus einer dünnwandigen Konstruktion.In general, the sealing teeth are carried by the rotating part, while the sealing surface is on the stationary part Assignment can also be reversed. Since the weight of the gas turbine is the primary factor in airplanes Is important, the rotating parts generally consist of a thin-walled construction.

In der Praxis hat sich ergeben, daß die dünnwandige Welle oder der Mantel, der die Zähne der Labyrinthdichtung trägt, einer Erscheinung gegenüber hoch empfindlich ist, die als selbsterregte aeroelastische Knotenbiegeschwingung bezeichnet wird. So wurdenIn practice it has been found that the thin-walled shaft or the jacket that the teeth of the labyrinth seal is highly sensitive to a phenomenon known as self-excited aeroelastic Knot bending vibration is referred to. So were

z. B. bei einigen Ausführungsformen Verstärkungsfaktoren in der Größenordnung von 1000 bis 3000 beobachtet Es wurde auch festgestellt daß diese Schwingungserscheinung bei gegebenen Beanspruchungen in Form von sich in Umfangsrichtung ausbreitenden Biegewellen (die oftmals als glocksnförmige Schwingungen bezeichnet werden), von axial sich ausbreitenden Wellen oder in Form einer Kombination davon auftreten können.z. B. Gain factors in some embodiments observed on the order of 1,000 to 3,000. These were also found to be Vibration phenomenon under given loads in the form of spreading in the circumferential direction Flexural waves (which are often referred to as bell-shaped vibrations) from axially propagating Waves or a combination thereof.

ίο Man glaubt gegenwärtig, daß diese möglicherweise zerstörerischen Schwingungserscheinungen in dünnwandigen Wellen- oder Mantelteilen aus der Kopplung oder der Phasenanpassung der inhärenten mechanischen Schwingungseige-nschaften der dünnwandigen Welle oder des Mantels und den akustischen oder Druckeigenschaften der Labyrinthdichtung resultieren, wobei die eine die andere verstärkt oder vergrößert Insbesondere wurden in Umfangsrichtung verlaufende Druckänderungen in jeder durch die Dichtungszähne gebildeten Ringkammer und desgleichen relative Druckschwankungen zwischen den Kammern festgestellt, die aufgrund der Spielraumänderungen zwischen den Dichtungszähnen und der Dichtungsfläche und den Resonanzeigenschaften der Kammern auftreten. Derartige Druckschwankungen verursachen entsprechende Biegungen in der Welle oder dem Mantel, der die Dichtungszähne träp>ίο It is currently believed that this may destructive vibration phenomena in thin-walled shaft or shell parts from the coupling or the phase matching of the inherent mechanical Vibration properties of the thin-walled shaft or the jacket and the acoustic or Compressive properties of the labyrinth seal result, with one reinforcing or enlarging the other In particular, circumferential pressure changes were observed in each through the seal teeth formed annular chamber and the same relative pressure fluctuations between the chambers determined, due to the changes in clearance between the sealing teeth and the sealing surface and the Resonance properties of the chambers occur. Such pressure fluctuations cause corresponding Bends in the shaft or jacket that traps the seal teeth

Gleichzeitig besitzt die Welle oder der Mantel natürliche Biegeschwingungseigenschaften, so daß wenn die Welle oder der Mantel umläuft sich in Umfangsrichtung ausbreitende Knotenbiegewellen, sich axial ausbreitende Knotenbiegewellen oder eine Kombination derselben erzeugt werden. Wenn diese natürliche mechanische Biegung, ob axial, in Umfangsrichtung oder beides, phasenmäßig dicht bei den in Umfangsrichtung oder axial verlaufenden, durch Druck erzeugten Verformungen liegt, dann wird die eine durch die andere verstärkt Hierdurch ergeben sich außergewöhnlich hohe Verstärkungsfaktoren und Verschiebungsamplituden, die im Dichtungsträger oder im Mantel einen Dauerbruch oder eine Rißbildung erzeugen können.At the same time, the shaft or the jacket has natural flexural vibration properties, so that when the shaft or the jacket revolves circumferentially expanding node bending waves, themselves axially propagating nodal bending waves or a combination thereof are generated. If those natural mechanical bending, whether axial, circumferential or both, close in phase to the in In the circumferential direction or axially extending deformations generated by pressure, then one is through the other reinforces This results in extraordinarily high gain factors and displacement amplitudes, which can cause fatigue fractures or cracks in the seal carrier or in the jacket.

Die aus der eingangs genannten US-PS 33 19 929 bekannte Polygonfeder vermag die vorstehend beschriebenen komplexen Schwingungen nicht wirksam zu dämpfen. Der Grund hierfür dürfte insbesondere darin zu sehen sein, daß die bekannte Polygonfeder nur punktförmig an dem schwingenden Teil anliegt Ähnliches gilt für die US-PS 27 51 765, die eine gewellte Papierauskleidung für eine rohrförmige Propellerwelle von Motorfahrzeugen beschreibt. Abgesehen davon, daß bei der bekannten Anordnung die in Rede stehenden Schwingungstypen nicht auftreten und ein aus Papier bestehender Dämpfer beispielsweise bei einer Strömungsmaschine aufgrund der auftretenden ■ Temperaturen nicht verwendbar ist, liegt diese Papierauskleidung auch nur punktförmig an der schwingenden Welle an. Außerdem erstreckt sich die Papierauskleidung über die gesamte Länge der Welle.From the aforementioned US-PS 33 19 929 known polygon spring is unable to effectively handle the complex vibrations described above to dampen. The reason for this should be seen in particular in the fact that the known polygon spring only similarly applies to US Pat. No. 2,751,765, which has a corrugated Describes paper liner for a tubular propeller shaft of motor vehicles. Apart from this, that in the known arrangement the types of vibration in question do not occur and a Damper made of paper, for example in a turbomachine, due to the occurring ■ Temperatures is not usable, this paper lining is only punctiform on the vibrating Wave on. In addition, the paper liner extends the entire length of the shaft.

Schließlich sind in der GB-PS 8 18 846 Blattringe für Turbinen- und Axialströmungskompressoren besehrieben, bei denen die einzelnen Blätter im Fußbereich durch Stege miteinander in Verbindung stehen und an diesen Stegen durchbohrt sind. Um einen Drahtring hindurchzuführen. Dieser Drahtring soll BiegeschwingUngert in tangentialer Richtung vermindern. Auch dieser Drahtring liegt nicht in Umfangsrichtung an dem schwingenden Teil an.Finally, in GB-PS 8 18 846 blade rings for turbine and axial flow compressors are described, in which the individual leaves in the foot area are connected to one another by webs and on these webs are pierced. To pass a wire ring through. This wire ring should be flexurally vibrated decrease in the tangential direction. This wire ring is also not in the circumferential direction on the vibrating part.

Pie der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine Dämpfungsvorrichtung für schwingende Teile zu schaffen, die aeroelqstisch erregte und sich axial und/oder in Umfangsrichtung ausbreitende Schwingungen mit einfachen Mitteln dämpft.Pie the object of the invention is therefore to provide a damping device for vibrating To create parts that aeroelqisch aroused and spreading axially and / or in the circumferential direction Dampens vibrations with simple means.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfingungsgemäß dadurch gelöst, daß das Dämpfungselement ein aufgeschnittener Kreisring ist, der auf seiner ganzen Länge mit dem schwingenden Teil in Reibungseingriff ist.This object is achieved according to the invention in a device of the type mentioned at the outset solved that the damping element is a cut Is a circular ring which is in frictional engagement over its entire length with the vibrating part.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Vibrationsbeanspruchungen vermindert und Dauerbrüche eliminiert werden. Diese Erscheinungen traten bisher insbesondere bei mechanisch-akustischer Resonanz und Kopplung auf. Mit dem erfingungsgemäßen Kreisring wird die Vibrationsenergie durch den mikroskopischen Schlupf an der Grenzfläche zwischen der Welle bzw. dem Mantel und dem Kreisring abgeführt. Die Größe der Schwingungsamplitude kann ohne weiteres um den Faktor 5—7 herabgesetzt werden.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that vibration loads reduced and fatigue fractures eliminated. These phenomena have so far occurred in particular with mechanical-acoustic Resonance and coupling on. With the circular ring according to the invention, the vibration energy due to the microscopic slip at the interface between the shaft or the jacket and dissipated from the circular ring. The magnitude of the oscillation amplitude can easily be increased by a factor of 5-7 be reduced.

Im folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigtThe invention is explained in more detail below with the aid of various exemplary embodiments. Here shows

Fig. 1 einen Teilschnitt einer Gasturbinen-Labyrinthdichtung mit der verbesserten Dämpfungsvorrichtung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel,1 shows a partial section of a gas turbine labyrinth seal with the improved damping device according to the described embodiment,

Fig. 2 einen Teilquerschnitt entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1,FIG. 2 shows a partial cross-section along the line 2-2 of FIG. 1,

F i g. 3 eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer selbsterregten aeroelastischen Knotenbiegeschwingung in einer Welle oder einem Mantelgehäuse zeigt,F i g. 3 is a schematic view showing an example of self-excited aeroelastic nodal bending vibration shows in a shaft or a casing,

Fig.4 eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel einer selbsterregten aeroelastischen Knotenbiegeschwingung zeigt,Fig. 4 is a schematic view showing another example of self-excited aeroelastic nodal bending vibration shows,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt ähnlich demjenigen gemäß Fig. 1. der eine andere Labyrinthdichtung einer Gasturbine zeigt, welche die verbesserte Dämpfungsvorrichtung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet, undFIG. 5 shows a partial cross section similar to that according to FIG. 1, the other labyrinth seal of a Gas turbine shows which the improved damping device according to the described embodiment used, and

F i g. 6 eine vergrößerte Ansicht der Eingangsnut und der Haltevorrichtung nach F i g. 5.F i g. 6 is an enlarged view of the entrance groove and the holding device according to FIG. 5.

In Fig. 1 ist mit 10 eine Labyrinthdichtung für beispielsweise eine Gasturbine bezeichnet, die aus mehreren axial angeordneten Zähnen 12 besteht, die mit einer geeigneten Oberfläche 14 eine Dichtung bilden. Die Zähne 12 und die Dichtungsfläche 14 sind im wesentlichen ringförmig und werden von einem dünnwandigen Mantelgehäuse oder einem entsprechenden Wellenelement 16 und einem geeigneten stationärer. Teil 18 getragen, das mit dem Maschinengehäuse 119 verbunden ist. Diese Anordnung kann natürlich auch umgekehrt aufgebaut sein.In Fig. 1, 10 denotes a labyrinth seal for, for example, a gas turbine, which consists of a plurality of axially arranged teeth 12 which form a seal with a suitable surface 14. The teeth 12 and the sealing surface 14 are substantially annular and are of a thin-walled casing or a corresponding shaft element 16 and a suitable stationary. Part 18 carried, which is connected to the machine housing 119. This arrangement can of course also be constructed the other way around.

Die Welle 16 ist an einem Ende 20 an einer geeigneteil Kompressor- oder Turbinenscheibe 22 befestigt. Die Kompressor- oder Turbinenscheibe 22 trägt an ihrer Peripherie mehrere Schaufeln 24, die sich in einen ringförmigen Strömungskanal 26 erstrecken, der teilweise durch das Gehäuse 19 und einen Schaufelträger· teil 28 begrenzt wird.The shaft 16 is attached at one end 20 to a suitable compressor or turbine disk 22. the Compressor or turbine disk 22 carries a plurality of blades 24 on its periphery, which are in a extending annular flow channel 26, which partially through the housing 19 and a blade carrier · part 28 is limited.

Die Labyrinthdichtung 10 dient dazu, die Leckage des Hochdruckmittels aus dem ringförmigen Kanal 26 in eine Kammer 30, die teilweise ducch das Wellenelement 16 und Maschinengehäuse 19 begrenzt wird, möglichst gering zu halten. Es muß jedoch berücksichtigt werden, daß eine gewisse Leckage eines Strömungsmittels hohen Druckes aus dem Kanal 25 durch den Spielraum des Kanals 32, der zwischen der Spitze eines jeden Zahnes 12 und der entsprechenden Dichtungsfläche 14 besteht, durch die ringförmigen Kammern 34,36 und 38. welche durch die Zähne 12 und Teile 16 und 18 begrenzt werden, in die Kammer 30 hinein auftrittThe labyrinth seal 10 serves to prevent the leakage of the high pressure medium from the annular channel 26 in a chamber 30 which is partially crossed by the shaft member 16 and machine housing 19 is limited, to be kept as low as possible. However, it must be taken into account that some leakage of a high pressure fluid from the channel 25 through the clearance of the channel 32 between the tip of each tooth 12 and the corresponding sealing surface 14 consists, through the annular chambers 34,36 and 38. which are bounded by teeth 12 and parts 16 and 18, occurs into chamber 30

Wie bereits erwähnt, können in Umfangsrichtung verlaufende Druckänderungen des Strömungsmittels innerhalb jeder Ringkammer 34, 36 und 38 ebenso wie relative Druckveränderungen zwischen den Kammern 34, 36 und 38 erwartet werden aufgrund der Spielraumänderungen und der akustischen oder Druckresonanzfrequenzen der Kammern 34,36 und 38. Da der Druck innerhalb jeder Kammer 34,36 und 38 gegen das Teil 16 wirkt, verursachen die in Umfangsrichtung verlaufenden Druckveränderungen innerhalb dieser Kammern eine kreisförmige Verformung innerhalb des Teils 16. In ähnlicher Weise bewirken die relativen Druckänderungen zwischen den Kammern 34,36 und 38 entsprechende axiale Verformungen innerhalb der Welle 16.As already mentioned, pressure changes of the fluid that run in the circumferential direction can occur within each annular chamber 34, 36 and 38 as well as relative pressure changes between the chambers 34, 36 and 38 are expected due to the headroom changes and acoustic or pressure resonance frequencies of chambers 34,36 and 38. Since the pressure within each chamber 34,36 and 38 against the Part 16 acts, cause the circumferential pressure changes within it Chambers cause a circular deformation within part 16. Similarly, the relative Pressure changes between the chambers 34,36 and 38 correspond to axial deformations within the Wave 16.

Selbstverständlich hängt es von cic;r besonderen Ausgestaltung der Welle 16 ab, ob beispielsweise ^-in oder beide Enden gut gehaltert sind und weiche Befestigungsmittel verwendet werden, ob die Welle 16 ein od.T mehrere Eigenschwingungen der natürlichen mechanischen Knotenbiegeschwingungen besitzt. Man nimmt an, daß die Erscheinung, die hier als selbsterregte aeroelastische Knotenbiegeschwingung bezeich-JO net ist, dann auftritt wenn eine Kopplung oder Phasenanpassung zwischen den druckinduzierten Verformungen in dem Teil 16 und den natürlichen mechanischen Biegeschwingungen des Teiles 16 besteht woraufhin die eine Schwingung die andere verstärkt und vergrößert Wiederum hängt es von der besonderen Ausgestaltung des Teiles 16 der Labyrinthdichtung ab, d. h. davon, ob ein oder beide Enden des Teiles 16 gestützt werden, und von den verwendeten Befestigungsmitteln, ob die selbsterregten aeroelastischen Knotenbiegeschwingungen in einer oder in beiden der zwei möglichen Biegeschwingungstypen auftreten. Eine solche Biegeschwingung ist schematisch in F i g. 3 dargestellt und ist durch eine sich axial ausbreitende Biegewelle charakterisiert die durch die Linien 40' und 40" bezeichnet ist, welche im allgemeinen um die Rotationsachse 42 des Teiles 16 in Umfangsrichtung symmetrisch ist Bei dieser Schwingungsart schwingen alle Punkte des Teiles 16 in irgendeiner Schnittebene, die keine Knoten besitzt und die auf der Achse 42 senkrecht steht, wie beispielsweise die Punkte 44 und 46, gleichförmig radial nach innen und außen, z. B. zwischen den Punkten 44' und 44" und den Punkten 46' und 46". Demzufolge würde ein zusätzliches Umfangsband 48, das die Punkte 44 und 46 verbindet, k Truant im Durchmesser schwanken, während es zur Achse 42 konzentrisch bleibt.Of course, it depends on your particular Design of the shaft 16 from whether, for example, ^ -in or both ends are well supported and soft fasteners are used, whether the shaft 16 one or several natural vibrations of the natural mechanical knot bending vibrations. It is believed that the phenomenon shown here as self-excited aeroelastic nodal bending vibration is called JO net, then occurs when a coupling or phase adjustment between the pressure-induced deformations in the part 16 and the natural mechanical ones Bending vibrations of the part 16, whereupon one vibration amplifies and enlarges the other Again, it depends on the particular configuration of part 16 of the labyrinth seal; H. of whether one or both ends of the member 16 are supported, and the fasteners used, whether self-excited aeroelastic nodal bending vibrations in one or both of the two possible bending vibration types appear. Such a bending vibration is shown schematically in FIG. 3 and is represented by a axially expanding flexural wave characterized by the lines 40 'and 40 ", which are generally is symmetrical about the axis of rotation 42 of the part 16 in the circumferential direction Section plane which has no nodes and which is perpendicular to the axis 42, such as the points 44 and 46, uniformly radially inward and outward, e.g. B. between points 44 'and 44 "and the points 46 'and 46 ". Accordingly, an additional circumferential band 48 connecting points 44 and 46 would be k Truant fluctuate in diameter while it is used to Axis 42 remains concentric.

Der andere Schwingungstyp (der maifchmal als Glockenschwingungstyp bezeichnet wird), bei dem das Teil 16 einer selbsterregten aeroelastischen Knotenbiegeschwingung unterliegt ist schematisch in F i g. 4 durch eine sich in Umfangsrichtung ausbreitende Biegewelle 50' und 50" wiedergegeben. Es sei bemerkt, daß bei diesem Biegetyp im Unterschied zum sich axial ausbreitenden Weilentyp nach Fig.3 alle Punkte des Teiles 16 in einer zur Achse 42 senkrechten Schnittebe*The other vibration type (sometimes referred to as the bell vibration type) in which the Part 16 is subject to a self-excited aeroelastic node bending vibration is shown schematically in FIG. 4 through a flexural wave 50 'and 50 "expanding in the circumferential direction is shown. It should be noted that at this bending type, in contrast to the axially expanding Weil type according to Fig. 3, all points of the Part 16 in a sectional plane perpendicular to axis 42 *

b'i ne nicht gleichzeifig radial nach innen und außen schwingen. Während z. B. die diametral gegenüberliegenden Punkte52 und 54 von den Punkten 52' und 54' zu den entsprechenden Punkten 52" und 54" sich radialb'i ne not radially inwards and outwards at the same time swing. While z. B. the diametrically opposite points 52 and 54 from the points 52 'and 54' to the corresponding points 52 "and 54" are radially

nach innen bewegen,bewegen sich die Punkte 56 und 58, welche von diesen um 90° verschoben sind, von den Punkten 56' und 58' radial nach außen zu den entsprechenden Punkten 56" und 58". Demzufolge ist ersichtlich, daß bei diesem Typ ein Umfangsband nicht die nicht erregte Form des Teiles 36 beibehält.move inwards, points 56 and 58 move, which of these are shifted by 90 °, from points 56 'and 58' radially outward to the corresponding points 56 "and 58". As a result, it can be seen that this type does not have a circumferential band maintains the de-energized shape of part 36.

Die Biegung, die durch eine sich in Umfangsrichtung ausbreitende Welle charakterisiert ist, ist zum Zwecke der Veranschaulichung wcitesigeherid vereinfacht worden. Bei einer tatsächlich auftretenden Beanspruchung sirid solche Schwingungen weitaus komplizierten da die Zahl der gegenüberliegenden Knoten größer ist und die Knoten das Bestreben haben, um den Umfang des Teiles 16 herum zu wandern. Weiterhin wurde zwar jeder Bicgclyp unabhängig dargestellt, tatsächlich treten aber im allgemeinen beide Typen zur gleichen Zeit auf, wobei der eine oder der andere Typ dominiert.The bend, which is characterized by a wave propagating in the circumferential direction, is for the purpose the illustration wcitesigeherid been simplified. When a load actually occurs, such vibrations are far more complicated The number of opposing nodes is greater and the nodes tend to move around the perimeter of the part 16 to wander around. Furthermore, each bicyclyp was shown independently, but actually kicked generally both types occur at the same time, with one or the other type dominating.

Wie aus F i g. I und 2 ersichtlich ist. ist gemäß vorliegender F.rfindung ein aufgeschnittener, vorzugsweise mclallischer Kreisring 59 vorgesehen, um die selbsterregte aeroelastischc Knotenbiegeschwingung in dem Teil 16 zu dämpfen oder zu verhindern und um dadurch Ermüdungsfehler bzw. Dauerbrüche in diesem dünnwandigen Teil zu verhindern. Der Ring 59 weist in Umfangsrichtung beabstandcle Enden 60 und 61 auf, um ein diametrales Öffnen und Schließen des Ringes zu ermöglichen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein radial nach innen gerichteter Flansch 62 vorgesehen, um zu verhindern, daß der Ring 59 sich axial bewegt oder entlang dem konischen Teil 16 wandert. Der Flansch 62 bildet zusammen mit dem konischen Teil 16 eine Einbuchtung 64, in die der Ring 59 eingesetzt werden kann.As shown in FIG. I and 2 can be seen. is according to the present invention a cut open, preferably McLallic circular ring 59 provided to the self-excited aeroelasticc node bending vibration in the part 16 to dampen or prevent and thereby fatigue defects or fatigue fractures in this to prevent thin-walled part. The ring 59 has circumferentially spaced ends 60 and 61 to to enable diametrical opening and closing of the ring. As shown in Fig. 1, one is radial inwardly directed flange 62 is provided to prevent the ring 59 from moving axially or migrates along the conical part 16. The flange 62 forms together with the conical part 16 a Indentation 64 into which the ring 59 can be inserted.

Der Kreisring 59 ist bezüglich seines Durchmessers im freien Zustand geringfügig größer bemessen als sein Durchmesser, wenn er in die Einbuchtung 64 eingesetzt ist. so daß er dann, wenn er sich in der Einbuchtung 64 befindet, das Teil 16 bei 66 biegungs- und reibungsmäßig erfaßt und einen im wesentlichen radial gerichteten Druck gegen das Teil 16 ausübt. Es sei bemerkt, daß die Berührungslinie 66 im wesentlichen fortlaufend ist und nur durch die aufgeschnittenen Enden 60 und 61 unterbrochen ist.The diameter of the circular ring 59 in the free state is slightly larger than its size Diameter when it is inserted into the indentation 64. so that when he is in the indentation 64 is located, the part 16 is detected at 66 flexurally and frictionally and a substantially radially directed Exerts pressure against the part 16. It should be noted that the line of contact 66 is substantially continuous and is only interrupted by the cut ends 60 and 61.

Die Enden 60 und 61 des Kreisringes 59 sind in Umfangsrichtung ausreichend beabstandet, damit ein Schließen des Ringes möglich ist, d. h. daß der Ring unter die innere Flanschfläche 68 paßt und daher ein Einsetzen des Ringes 59 in die Einbuchtung 64 möglich ist.The ends 60 and 61 of the circular ring 59 are sufficiently spaced in the circumferential direction so that a Closing the ring is possible, d. H. that the ring fits under the inner flange surface 68 and therefore a Insertion of the ring 59 into the indentation 64 is possible.

Wie leicht einzusehen ist. kann der Kreisring 59, wenn das Teil 16 rotiert, plötzlichen Impulskräften oder Stoßen unterworfen werden, welche möglicherweise bewirken, daß der Ring 59 aus der Einbuchtung 64 austritt. Um einen derartigen Austritt zu verhindern und gleichzeitig ein Öffnen und Schließen des Ringes 59 und einen relativen Schlupf zwischen dem Ring 59 und dem Teil 16 zu ermöglichen, ist ein Füllkörper 70 vorgesehen, der die Form eines Stiftes 72 haben kann und der zwischen den beabstandeten Ringenden 60 und 61 axial verläuft, wie aus F i g. 2 zu entnehmen ist.How easy to see. can the annulus 59, if the part 16 rotates, subjected to sudden impulsive forces or impacts which may cause the ring 59 to emerge from the indentation 64. To prevent such a leak and at the same time an opening and closing of the ring 59 and a relative slip between the ring 59 and the To enable part 16, a filler body 70 is provided, which may have the shape of a pin 72 and which between the spaced apart ring ends 60 and 61 axially runs, as shown in FIG. 2 can be found.

Der Stift 72 kann vernietet, verschraubt oder anderweitig an dem Flansch 62 befestigt und so dimensioniert sein, daß er an die Enden 60 und 61 des Ringes angrenzt, um ein Schließen des Ringes 59 auf einen äußeren Durchmesser zu verhindern, der kleiner als derjenige der Flanschoberfiäche 68 ist. jedoch so weit von den Enden 60 und 61 beabstandet ist, daß ein Öffnen und Schließen des Kreisringes ermöglicht ist.The pin 72 can be riveted, screwed, or otherwise attached to the flange 62, and so on be dimensioned so that it adjoins the ends 60 and 61 of the ring to close the ring 59 on prevent an outer diameter smaller than that of the flange surface 68. however so is spaced far from the ends 60 and 61 that opening and closing of the circular ring is possible.

Der Kreisring 59 ist zwar zweckmäßigcrwcisc im Querschnitt entsprechend kreisförmig und aus Gewichtsgründen hohlförmig ausgebildet, es sei jedoch bemerkt, daß er auch als Vollkörper ausgebildet sein kann und irgendeinen geometrischen Querschnitt annehmen kann.The circular ring 59 is appropriately circular in cross section and for weight reasons designed hollow, it should be noted, however, that it can also be designed as a solid body can and can assume any geometric cross-section.

In Fig.5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einer Labyrinthdichtung 10 dargestellt, welche Zähne 12 besitzt, die durch ein zylindrisches dünnwandiges Gehäuseelement 74 getragen werden, das in geeigneter Weise mit einem Ende an dem konischen Wellcnteil 16 befestigt ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 ist eine abgewandelte Form des Füllkörpcrs 70 vorgesehen, wo die Einbuchtung 64 aus axial beabstandelcn Flanschen 76 besteht und einen derartigen Querschnitt besitzt, daß ein Herausnehmen des Kreisringes 59 verhindert ist, ausgenommen an einer Stelle, beispielsweise an einer vergrößerten Öffnung, wie sie in Fig. 6 bei 78 feezeigt ist. In dieser Form wird der Kreisring 59 in die Einbuchtung 64 durch die vergrößerte Öffnung oder den Einlaßschlitv 78 eingesetzt. Wenn sich der Ring vollständig in der Einbuchtung 64 befindet, kann die vergrößerte Öffnung 78 durch geeignete Mittel, wie beispielweise den Stift 72, geschlossen werden, so daß der Ring dadurch sicher gehalten wird, während gleichzeitig ein relativer Schlupf zwischen dem Ring und dem T«il 74 ermöglicht wird.In Figure 5 is another embodiment of the Invention shown in connection with a labyrinth seal 10 which has teeth 12, which by a cylindrical thin-walled housing member 74 are carried, the one end in a suitable manner the conical shaft part 16 is attached. In the embodiment according to FIG. 5 is a modified one Form of the filling body 70 is provided, where the indentation 64 consists of axially spaced flanges 76 exists and has such a cross-section that removal of the circular ring 59 is prevented, except at one point, for example at an enlarged opening, as shown in Fig. 6 at 78 fee is. In this form, the circular ring 59 is in the indentation 64 through the enlarged opening or the Inlet slot 78 is used. When the ring is completely in the indentation 64, the enlarged opening 78 can be closed by suitable means such as pin 72, so that the ring is thereby securely held while at the same time there is a relative slippage between the ring and the T «il 74 is made possible.

Die Verwendung, Arbeitsweise und Funktion der beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: Wenn das Teil 16 und der Kreisring 59 rotieren, zwingt die Zentrifugalkraft den Ring in einen dichteren Reibungseingriff mit dem Teil 16. Der Kreisring 59 ist in dieser Hinsicht derartig dimensioniert, daß er unter der Wirkung der Zentrifugalkraft einen radialen Druck gegen das Teil 16 oder 74 ausübt, welcher nicht so groß ist, daß er einen relativen Schlupf zwischen dem Ring und dem Teil 16 oder 74 verhindert. Wie zuvor erwähnt, kann dann, wenn das Teil 16 oder 74 rotiert, eine Tendenz auftreten, daß das Teil in eine selbsterregte aeroelastische Knotenbiegeschwingung nach einem oder beiden Typen eintritt, wie in Verbindung mit den F i g. 3 und 4 beschrieben wurde. Wenn das Teil in dem Typ nach Fi g. 3 schwingt, nimmt die Linie des Reibungseingriffes zwischen dem Ring 59 und dem Teil 16 oder 74 gleichförmig im Durchmesser zu und ab. Da der Kreisring 59 aufgeschnitten ist, wird er sich öffnen und schließen und den Durchmesserschwankungen im Teil 16 oder 74 folgen. Da jedoch die tatsächliche Länge des Ringes 59 im allgemeinen konstant bleibt, ergibt sich zwischen diesem Ring 591 nd dem Teil 16 oder 74 während einer jeden öffnungs- und Schließbewegung ein relativer Schlupf. Gleichzeitig wird der Ring 59 durch die Zentrifugalkraft und auch durch seine ihm innewohnende Federkraft gegen das Teil 16 oder 74 gedrückt, wobei der relative Schlupf Wärme erzeugt und die Schwingungsenergie abgeführt wird. Da der Ring 59 auf seinem gesamten Umfang an dem Teil i6 oder 74 angreift, ist der Verschleiß auf dem Ring 59 nahezu gleichmäßig verteilt.The use, operation and function of the described embodiments of the present invention is as follows: When the part 16 and the annulus 59 rotate, the centrifugal force forces the ring into closer frictional engagement with the part 16. The annulus 59 is dimensioned in this regard so that that, under the action of centrifugal force, it exerts a radial pressure against the part 16 or 74 which is not so great that it prevents relative slippage between the ring and the part 16 or 74. As previously mentioned, as part 16 or 74 rotates, there may be a tendency for the part to enter into a self-excited aeroelastic nodal bending vibration of one or both types, as in connection with Figs. 3 and 4 has been described. If the part in the type of Fig. 3 swings, the line of frictional engagement between ring 59 and part 16 or 74 increases and decreases uniformly in diameter. Since the circular ring 59 is cut open, it will open and close and follow the fluctuations in diameter in part 16 or 74. However, since the actual length of the ring 59 remains generally constant, there is a relative slip between this ring 59 1 and the part 16 or 74 during each opening and closing movement. At the same time, the ring 59 is pressed by the centrifugal force and also by its inherent spring force against the part 16 or 74, the relative slip generating heat and dissipating the vibration energy. Since the ring 59 engages the part i6 or 74 over its entire circumference, the wear on the ring 59 is almost evenly distributed.

Wenn das Teil 16 oder 74 zu dem Schwingungstyp neigt, der durch eine sich in Umfangsrichtung ausbreitende Welle charakterisiert ist, wie sie in Fig.4 dargestellt, dann wird wiederum eine Öffnungs- und Schließbewegung des Kreisringes 59 erzeugt, wodurch ein wärnieerzeugender relativer Schlupf zwischen dem Ring 59 und dem Teil 16 oder 74 entsteht, so daß auch diese Schwingungsenergie abgeführt wird.If the part 16 or 74 tends to the type of vibration caused by a circumferential direction propagating wave is characterized as shown in Fig.4 shown, then again an opening and closing movement of the circular ring 59 is generated, whereby a heat producing relative slip between the Ring 59 and the part 16 or 74 is created so that this vibration energy is also dissipated.

Auch wenn der Kfeisfing 59 nicht ständig in einem Ümfangseingriff mit dem Teil 16 oder 74 bleibt, wenn das Teil in dem Typ nach Fig.4 schwingt, weil die Punkte des Reibungskontaktes sich fortlaufend verändern, so wird doch der Verschleiß auf dem Ring 59 im allgemeinen gleichförmig um den Kreisring herum verteilt sein.Even if the Kfeisfing 59 is not always in one Circumferential engagement with the part 16 or 74 remains when the part vibrates in the type according to Figure 4, because the Points of frictional contact change continuously, so the wear on the ring 59 in the generally be evenly distributed around the annulus.

De/ kreisring 59 kann gegen eine axiale Verschiebung entlang dem Teil 16 oder 74 einfach gehalten werden* indem eine Einbuchtung 64 vorgesehen ist, in die der Ring einschnappt oder eingesetzt vVird, wie aus F i g. 1 und 5 entsprechend zu entnehmen ist. Wenn sich der Ring einmal in der" Einbuchtung 64 befindet, kärifi ein Austritt während irgendeiner starken Änregungsperiöde verhindert werden, indem Mittel vorgesehen sind, wie beispielsweise der Stift 72, um die Schließbewegung des Ringes 59 zu begrenzen oder um die Vergrößerte Öffnung 78 zu schließen, durch die der Ring entfernt werden kenn:De / circular ring 59 can prevent axial displacement along the part 16 or 74 are simply held * by providing an indentation 64 in which the ring snaps or inserted, as shown in FIG. 1 and 5 can be found accordingly. If the ring is once in the "indentation 64, kärifi a Exit during any period of intense excitement can be prevented by providing means, such as pin 72, to control the closing movement of the ring 59 or to close the enlarged opening 78 through which the ring is removed will know:

Der Kreisring 59 wird vorzugsweise an oder in der Nähe des Ortes der maximalen Biegeverschiebung des zu dämpfenden schwingenden Teils angeordnet. Wo der sich axial ausbreitende Wellentyp nach Fig.3 auftritt, befindet sich der optimale Ort für den Ring 59 an einem Schwingungsbauch. Wo der sich in Umfartgsrichtung ausbreitende Wellerityp nach Fig.4 auftritt, ist der optimale Ort für den Ring 59 im allgemeinen an einem Punkt, der von den Verbindungspunkten des Teils mit anderen Strukturen am weitesten entfernt ist, wie es z. B. in F i g. 5 dargestellt ist.The circular ring 59 is preferably at or near the location of the maximum bending displacement of the arranged to be damped vibrating part. Where the axially propagating wave type occurs according to Fig. 3, the optimal location for the ring 59 is at an antinode. Where the is in the circumference direction spreading Wellerityp occurs according to Fig.4, is the optimal location for the ring 59 generally at a point away from the connection points of the part with is furthest away from other structures, e.g. B. in Fig. 5 is shown.

Während die vorliegende Erfindung besonders für einen rotierenden eine Labyrinthdichtung tragenden Teil geeignet ist. wie beispielsweise das Teil 16 oder 74, kann der aufgeschnittene Kreisring 59 auch verwendet werden, um Biegeschwingungen in einem stationären, eine Labyrinthdichtungskörnponente tragenden Teil 18 öder in anderen dünnwandigen Gehäuseelementen zuWhile the present invention is particularly useful for a rotating part carrying a labyrinth seal is suitable. such as part 16 or 74, the cut circular ring 59 can also be used to detect bending vibrations in a stationary, a part 18 carrying a labyrinth seal component or in other thin-walled housing elements

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

809 682/92809 682/92

Claims

Patent claims:

1. Device for vibration damping for ring-shaped, vibrating parts, in particular for a labyrinth seal in a turbo machine with a stationary, oscillating and a rotating, vibrating part, wherein a damping element is resilient on a vibrating part is arranged and against this exerts a generally radially directed force, characterized in that that the damping element is a cut open (at 60, 61) circular ring (59), the is in frictional engagement over its entire length with the vibrating part (16,18,74)

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the circular ring (59) in an indentation (64) is arranged

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the circular ring (59) is circular Has cross-section

4. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the Annular ring (59) is hollow

5. Device according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the Annular ring (59) is solid

6. Device according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that A filler body (70) is arranged between the ends (60, 61) of the circular ring (59), the dimensions of which in The circumferential direction of the circular ring is smaller than the distance between.! Ien the ends (60,61) of the circular ring (59) in the assembled state.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the filling body (70) t ^; ji pin (72) is.